JP2012246159A - Sealing structure of drawing furnace for optical fiber - Google Patents

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正 榎本
Iwao Okazaki
巌 岡崎
Taku Yamazaki
卓 山崎
Masatoshi Hayakawa
正敏 早川
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a sealing structure of a drawing furnace for optical fiber which enables sealing clearances produced between the upper-end opening of the drawing furnace for optical fiber and an optical fiber preform by means of a simple and damage-resistant structure even when the optical fiber varies high in diameter.SOLUTION: The sealing structure is such that a seal member 30 composed of a discontinuous ring in which a part 31 of the ring is cut, and containing carbon as a main ingredient is so installed that the inner surface of the seal member 30 is brought into contact with the side surface of the optical fiber preform by a contraction force in the radial direction of the seal member 30 in the state that the optical fiber is passed on the inner periphery side of the seal member 30.

Description

本発明は、光ファイバ用線引炉の上端開口部と光ファイバ母材との間の間隙をシールするための光ファイバ用線引炉のシール構造に関するものである。   The present invention relates to a sealing structure for an optical fiber drawing furnace for sealing a gap between an upper end opening of an optical fiber drawing furnace and an optical fiber preform.

光ファイバは、例えば石英を主成分として形成された光ファイバ母材を線引炉にて加熱して引き出される。この線引炉の炉内部品材料としては、主にカーボンが使われており、このカーボンの酸化を防ぐためにヘリウム、アルゴンなどの希ガスまたは窒素ガス(以下、不活性ガス等と称す)が炉内に充填されている。   For example, the optical fiber is drawn by heating an optical fiber preform formed of quartz as a main component in a drawing furnace. Carbon is mainly used as the in-furnace part material of this drawing furnace, and in order to prevent oxidation of this carbon, rare gas such as helium and argon or nitrogen gas (hereinafter referred to as inert gas) is used in the furnace. It is filled inside.

そして、さらに炉内圧力を陽圧にすることにより、炉外の空気(酸素)が炉内に入り込むことを防いでいるが、線引炉の上端部における光ファイバ母材の導入口の隙間、つまり線引炉の上端開口部における光ファイバ母材との隙間でうまく気密がとれていないと(シールされていないと)、炉外の空気を巻き込んでしまうことになる。
従って、炉外空気を炉内に巻き込まないように、線引炉の上端部の隙間をシールするシール機構が必要となる。また、この部分をうまくシールすることができれば、不活性ガス等の使用量を減らすことができ、コスト低減につなげることも可能である。
Further, by making the pressure inside the furnace positive, air outside the furnace (oxygen) is prevented from entering the furnace, but the gap of the inlet of the optical fiber preform at the upper end of the drawing furnace, In other words, if the air gap is not well removed (not sealed) in the gap between the upper end opening of the drawing furnace and the optical fiber preform, air outside the furnace will be entrained.
Therefore, a sealing mechanism that seals the gap at the upper end of the drawing furnace is necessary so that outside air is not caught in the furnace. If this portion can be well sealed, the amount of inert gas used can be reduced, which can lead to cost reduction.

特許文献1には、シール構造をもった光ファイバの線引装置が開示されている。この線引装置は、光ファイバ母材を通す挿通口を設けたX−Yテーブルと、その挿通口の内周部に配置された内径可変形のシール機構と、X−Yテーブルの直上にあり、光ファイバ母材の外径を計測する外径計測手段と、X−YテーブルのX方向中心に対する光ファイバ母材のずれ量及びY方向中心に対するずれ量を計測するずれ量計測手段とを備えている。ここで、外径計測手段及びずれ量計測手段としてはCCDカメラが設けられている。   Patent Document 1 discloses an optical fiber drawing device having a seal structure. This drawing device is located directly above the XY table, an XY table provided with an insertion port through which the optical fiber preform passes, an inner diameter variable seal mechanism disposed on the inner periphery of the insertion port, and the XY table. An outer diameter measuring means for measuring the outer diameter of the optical fiber preform, and a deviation amount measuring means for measuring the deviation amount of the optical fiber preform with respect to the X-direction center of the XY table and the deviation amount with respect to the Y-direction center. ing. Here, a CCD camera is provided as the outer diameter measuring means and the deviation amount measuring means.

さらに、この線引装置は、ずれ量計測手段の計測データを元に、X−Yテーブルの中心位置が光ファイバ母材の中心に一致すべくX−Yテーブルの移動制御を行うとともに、外径計測手段の計測データを元に、シール機構の内径を光ファイバ母材の外径に対し常時一定のクリアランスに保持すべく縮開制御を行う制御手段を備えている。   Further, this drawing apparatus controls the movement of the XY table so that the center position of the XY table coincides with the center of the optical fiber preform based on the measurement data of the deviation amount measuring means, and the outer diameter. Based on the measurement data of the measuring means, there is provided control means for performing contraction control so that the inner diameter of the seal mechanism is always maintained at a constant clearance with respect to the outer diameter of the optical fiber preform.

また、特許文献2には、光ファイバ母材の周りを囲むように線引炉体の上端部に設置する上部シールリングと、その外周に上部シールリングの中心方向に力を作用させる伸縮機構とを備え、上部シールリングが光ファイバ母材に常に密着するように線引炉体の上端部の隙間をシールするシール構造が開示されている。ここで、上部シールリングは、複数の内側シールリング片を連結して構成された内側シールリングと、その外周に配置される、複数の外側シールリング片を連結して構成された外側シールリングとから構成されており、且つ内側シールリング片の連結部と外側シールリング片の連結部とが重ならないように配置されている。   Patent Document 2 discloses an upper seal ring installed at the upper end of the drawing furnace body so as to surround the optical fiber preform, and a telescopic mechanism for applying a force to the outer periphery of the upper seal ring in the center direction of the upper seal ring. And a seal structure that seals the gap at the upper end of the draw furnace body so that the upper seal ring is always in close contact with the optical fiber preform. Here, the upper seal ring includes an inner seal ring configured by connecting a plurality of inner seal ring pieces, and an outer seal ring configured by connecting a plurality of outer seal ring pieces disposed on the outer periphery thereof. Further, the connecting portion of the inner seal ring piece and the connecting portion of the outer seal ring piece are arranged so as not to overlap each other.

また、特許文献3には、光ファイバ用線引炉におけるシール構造として、リング状のシール部材を光ファイバ母材の周囲に設ける技術が開示されている。図4は、このシール構造を示す図で、図4(A)はシール構造の断面図、図4(B)はスリット無しカーボンシートの上面図、図4(C)はスリット付きカーボンシートの上面図である。   Patent Document 3 discloses a technique of providing a ring-shaped seal member around an optical fiber preform as a seal structure in an optical fiber drawing furnace. 4A and 4B are diagrams showing this seal structure, in which FIG. 4A is a cross-sectional view of the seal structure, FIG. 4B is a top view of a carbon sheet without slits, and FIG. 4C is a top view of a carbon sheet with slits. FIG.

図4(A)で示すように、このシール構造50は、光ファイバ用線引炉の炉筐体11の上端面(及び炉心管12の上端面)に設けられている。シール構造50は、その外壁となる上蓋付き円筒57にパージガス導入管58が設けられると共に、光ファイバ母材1の周囲に何層にも渡ってシール部材51,52,53が設けられている。シール部材52,53はシート支持部材59に載置されている。そのうち、シール部材51は、炉筐体11の上端面に図4(B)のスリット無しカーボンシート61を載置し、その上に図4(C)のように、内周から切り込むように形成された内周側スリット63aと外周から切り込むように形成された外周側スリット63bが設けられたカーボンシート63を載置し、さらにその上に図4(B)のスリット無しカーボンシート62を載置して形成されている。そして、最後にその上がシート押さえ64で押さえられている。   As shown in FIG. 4A, the seal structure 50 is provided on the upper end surface (and the upper end surface of the core tube 12) of the furnace casing 11 of the optical fiber drawing furnace. In the seal structure 50, a purge gas introduction pipe 58 is provided in a cylinder 57 with an upper lid serving as an outer wall of the seal structure 50, and seal members 51, 52, and 53 are provided in multiple layers around the optical fiber preform 1. The seal members 52 and 53 are placed on the sheet support member 59. Among them, the seal member 51 is formed so that the non-slit carbon sheet 61 of FIG. 4 (B) is placed on the upper end surface of the furnace casing 11 and is cut from the inner periphery as shown in FIG. 4 (C). The carbon sheet 63 provided with the inner peripheral slit 63a and the outer slit 63b formed so as to cut from the outer periphery is placed, and the non-slit carbon sheet 62 of FIG. 4B is placed thereon. Is formed. Finally, the upper part is pressed by the sheet presser 64.

特開平10−167751号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-167751 特開2006−342030号公報JP 2006-342030 A 特開2010−173895号公報JP 2010-173895 A

上述した線引炉の上端開口部のシール構造に関し、光ファイバ母材径の変動が小さければ、その母材径に合わせて線引炉体の上端開口部と光ファイバ母材との隙間を単に塞いでおけば、十分なシール効果が得られる。
しかし、光ファイバ母材径の変動が例えば±5mm程度以上と大きいような場合には、上記隙間の間隔が大きく変動するため、その隙間の変動分を加味しながらシールできるシール構造が必要となる。
Regarding the sealing structure of the upper end opening of the drawing furnace described above, if the variation of the optical fiber preform diameter is small, the gap between the upper end opening of the drawing furnace body and the optical fiber preform is simply set according to the preform diameter. If it is closed, a sufficient sealing effect can be obtained.
However, when the variation of the optical fiber preform diameter is as large as about ± 5 mm or more, for example, the gap interval fluctuates greatly. Therefore, a seal structure that can be sealed while taking into account the variation of the gap is required. .

しかしながら、特許文献1に記載のシール構造では、内径を一様に変形することが可能な内径可変形のシール機構としてシャッタ板が設けられており、CCDカメラでの計測結果に基づきそのシャッタ板の開口径を縮開させるといった電子制御を行う必要があり、その機構も複雑でコストの嵩むものとなる。
また、特許文献2に記載のシール構造では、各シールリング片が連結された構造であるため、光ファイバ母材の径変動が長手方向について大きい場合は、その径変動に追従させることが難しい。
However, in the seal structure described in Patent Document 1, a shutter plate is provided as a variable-diameter seal mechanism that can uniformly deform the inner diameter. Based on the measurement result of the CCD camera, the shutter plate It is necessary to perform electronic control such as reducing the opening diameter, and the mechanism is complicated and expensive.
Further, since the seal structure described in Patent Document 2 is a structure in which the seal ring pieces are connected, when the diameter variation of the optical fiber preform is large in the longitudinal direction, it is difficult to follow the diameter variation.

また、特許文献3に記載のシール構造は、光ファイバ母材の周囲にスリット付きカーボンシートを設けて、上端開口部に生じる隙間をシールする構造であるが、カーボンシートの伸縮性に限界があるため、光ファイバ母材の長手方向の径変動が±2mm程度に対応できる程度である。   The sealing structure described in Patent Document 3 is a structure in which a carbon sheet with slits is provided around an optical fiber preform to seal a gap generated in the upper end opening, but the stretchability of the carbon sheet is limited. Therefore, the diameter variation in the longitudinal direction of the optical fiber preform is only about ± 2 mm.

本発明は、上述のような実状に鑑みてなされたものであり、その目的は、径変動が大きい光ファイバ母材であっても、光ファイバ用線引炉における上端開口部と光ファイバ母材との間に生じる隙間を簡易で破損しにくい構造でシールすることを可能にする、光ファイバ用線引炉のシール構造を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and its purpose is to provide an upper end opening and an optical fiber preform in an optical fiber drawing furnace even if the optical fiber preform has a large diameter variation. It is an object of the present invention to provide a sealing structure for an optical fiber drawing furnace that makes it possible to seal a gap generated between the optical fiber and the optical fiber with a structure that is simple and hardly damaged.

本発明に係る光ファイバ用線引炉のシール構造は、光ファイバ用線引炉の上端開口部と該上端開口部から挿入された光ファイバ母材との間の隙間をシールするための構造である。そして、このシール構造は、リングの一部を切断した不連続のリングからなる、カーボンを主成分とするシール部材を、そのシール部材の内周側に光ファイバ母材を通した状態で、そのシール部材の径方向の収縮力により光ファイバ母材の側面にそのシール部材の内面が接触するように設けたことを特徴とする。   The optical fiber drawing furnace sealing structure according to the present invention is a structure for sealing a gap between the upper end opening of the optical fiber drawing furnace and the optical fiber preform inserted from the upper end opening. is there. And this seal structure consists of a discontinuous ring in which a part of the ring is cut, and a seal member mainly composed of carbon is passed through an optical fiber preform on the inner peripheral side of the seal member. The seal member is provided so that the inner surface of the seal member is in contact with the side surface of the optical fiber preform by the contracting force in the radial direction of the seal member.

上記シール構造は、上記シール部材の切断部分を覆うようにスリーブを設けることが好ましい。
また、上記シール部材は、複数個の切断されたリングからなり、それらリングの切断部分をずらすように重ねて設けられることが好ましく、またその断面が四角形であることが好ましい。さらに、上記シール部材は、その断面の厚みと径方向の幅との比を、厚み/幅≧0.2とすることが好ましい。
また、上記シール部材は、200℃以上の耐熱性をもつことが好ましい。
また、上記シール部材の上部及び/または下部に、耐熱性のある不連続でないリング状部材がさらに重ねて設けられることが好ましい。
The seal structure preferably includes a sleeve so as to cover a cut portion of the seal member.
Further, the seal member is preferably composed of a plurality of cut rings, and is overlapped so as to shift the cut portions of the rings, and the cross section is preferably a quadrangle. Furthermore, it is preferable that the ratio of the thickness of the cross section and the width in the radial direction of the sealing member is thickness / width ≧ 0.2.
The sealing member preferably has a heat resistance of 200 ° C. or higher.
Moreover, it is preferable that a ring-shaped member having heat resistance and not discontinuity is further provided on the upper and / or lower part of the sealing member.

本発明によれば、径変動が大きい光ファイバ母材であっても、光ファイバ用線引炉における上端開口部と光ファイバ母材との間に生じる隙間を簡易で破損しにくい構造でシールすることが可能になる。   According to the present invention, even with an optical fiber preform having a large diameter variation, a gap generated between the upper end opening in the optical fiber drawing furnace and the optical fiber preform is sealed with a simple and hardly damaged structure. It becomes possible.

本発明に係るシール構造と光ファイバ線引炉体の概略を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the outline of the seal structure and optical fiber wire drawing furnace body which concern on this invention. 本発明に係るシール構造の一例を示す図で、図1中のシール構造の詳細を示す断面図である。It is a figure which shows an example of the seal structure which concerns on this invention, and is sectional drawing which shows the detail of the seal structure in FIG. 図2のシール構造の主要部を示す図である。It is a figure which shows the principal part of the seal structure of FIG. 従来技術によるシール構造を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the seal structure by a prior art.

図1は、本発明に係るシール構造の一例と光ファイバ線引炉体を示し、図中、1は光ファイバ母材(光ファイバ用のガラス母材)、10は光ファイバ線引炉の本体(以下、単に線引炉体という)、20はシール構造、40は蓋体である。
図1に示すように、線引炉体10は、炉筐体11と、その内部に設けられた炉心管12と、炉心管12の外周に設けられた筒状の加熱源(ヒータ)13、ヒータ13の外周に設けられた断熱材14とを備える。
FIG. 1 shows an example of a sealing structure according to the present invention and an optical fiber drawing furnace body, in which 1 is an optical fiber preform (glass preform for optical fiber) and 10 is a main body of the optical fiber draw furnace. (Hereinafter simply referred to as a drawing furnace body), 20 is a seal structure, and 40 is a lid.
As shown in FIG. 1, a draw furnace body 10 includes a furnace casing 11, a core tube 12 provided therein, a cylindrical heating source (heater) 13 provided on the outer periphery of the core tube 12, And a heat insulating material 14 provided on the outer periphery of the heater 13.

炉心管12は、上端開口部から挿入された光ファイバ母材1を内部に収容する。ヒータ13は、炉心管12に収容された光ファイバ母材1を加熱して溶融する。また、線引炉体10には図示しない不活性ガス等の供給機構が設けられており、炉心管12内やヒータ13の周りに酸化や劣化防止のために不活性ガス等を供給するようになっている。   The core tube 12 accommodates the optical fiber preform 1 inserted from the upper end opening. The heater 13 heats and melts the optical fiber preform 1 accommodated in the core tube 12. Further, the drawing furnace body 10 is provided with an inert gas supply mechanism (not shown) so as to supply inert gas or the like in the furnace core tube 12 or around the heater 13 to prevent oxidation or deterioration. It has become.

また、線引炉体10において、光ファイバ母材1は、別途設けた移動機構により線引方向(下側方向)に移動させることが可能となっており、光ファイバ母材1の上側には、その光ファイバ母材1を上側から吊り下げて支持するための支持棒2が連結されている。
この支持棒2は、光ファイバ母材1と一体に形成されたものでもよく、別々に製造して、融着させてもよい。支持棒2の断面形状としては円形が挙げられるが、それに限ったものではない。また、支持棒2と光ファイバ母材1とを接続するために別途、接続部(嵌合部)を設けてもよい。
In the drawing furnace body 10, the optical fiber preform 1 can be moved in the drawing direction (downward direction) by a separately provided moving mechanism. The support rod 2 for suspending and supporting the optical fiber preform 1 from above is connected.
The support rod 2 may be formed integrally with the optical fiber preform 1 or may be separately manufactured and fused. Although the circular shape is mentioned as a cross-sectional shape of the support rod 2, it is not restricted to it. Further, in order to connect the support rod 2 and the optical fiber preform 1, a connection part (fitting part) may be provided separately.

なお、図1では、炉心管12の内壁の上端部がそのまま線引炉体10の上端部11aにおける上端開口部を形成している例を挙げているが、これに限ったものではない。例えば、炉心管12の内径dよりさらに狭い上端開口部となる上蓋を炉心管12の上側に設けてもよく、この場合にシール対象となる隙間は、この狭い上端開口部と光ファイバ母材1との間に生じる隙間となる。また、光ファイバ母材1の断面形状は、基本的に真円を目指して生成されたものとするが、その精度を問わず一部で凸凹が存在してもよく、また楕円形などであってもよい。また、上記上端開口部の断面は円形としておけばよいが、この精度は問わない。   In addition, although the upper end part of the inner wall of the core tube 12 forms the upper end opening part in the upper end part 11a of the drawing furnace body 10 as it is in FIG. 1, the example is not restricted to this. For example, an upper lid that is a narrower upper end opening than the inner diameter d of the core tube 12 may be provided on the upper side of the core tube 12, and in this case, the gap to be sealed is the narrow upper end opening and the optical fiber preform 1. It becomes a gap generated between the two. In addition, the cross-sectional shape of the optical fiber preform 1 is basically generated with the aim of a perfect circle, but there may be some unevenness regardless of the accuracy, and it may be elliptical. May be. The upper end opening may have a circular cross section, but this accuracy does not matter.

上述した線引炉体10における光ファイバ線引工程を概略的に説明する。線引炉体10では、上端部11aに設けた後述のシール構造20によって炉外空気を巻き込まないようにしながら、炉内の光ファイバ母材1の下部を炉心管12内でヒータ13により加熱する。線引炉体10では、こうして加熱溶融されて細径となった光ファイバ母材1の下端から光ファイバ3を溶融垂下させて、炉筐体11の下端部に設けられた排出孔16からその光ファイバ3を引き出す。そして、線引が進むに連れて、支持棒2と共に光ファイバ母材1を移動機構により徐々に下降させていく。   An optical fiber drawing process in the drawing furnace body 10 described above will be schematically described. In the drawing furnace body 10, the lower part of the optical fiber preform 1 in the furnace is heated by the heater 13 in the furnace core tube 12 while preventing outside air from being entrained by a seal structure 20 described later provided at the upper end portion 11 a. . In the draw furnace body 10, the optical fiber 3 is melted and drooped from the lower end of the optical fiber preform 1 which has been heated and melted to have a small diameter, and the discharge hole 16 provided in the lower end portion of the furnace casing 11 The optical fiber 3 is pulled out. Then, as the drawing progresses, the optical fiber preform 1 is gradually lowered together with the support rod 2 by the moving mechanism.

本発明に係るシール構造20は、線引炉体10の上端部11aにおいて円形断面の光ファイバ母材1を貫通(緩挿)させるために設けられた貫通孔(つまり上端開口部)と、そこから挿入された円形断面の光ファイバ母材1との間に生じる隙間15をシールするための構造である。   The seal structure 20 according to the present invention includes a through hole (that is, an upper end opening) provided for penetrating (slowly inserting) the optical fiber preform 1 having a circular cross section at the upper end portion 11a of the drawing furnace body 10. It is a structure for sealing the clearance gap 15 produced between the optical fiber base materials 1 of the circular cross section inserted from 1st.

以下、図2及び図3を併せて参照し、本発明に係るシール構造20の主たる特徴について説明する。ここで、図2はシール構造20の詳細を示す断面図である。また、図3は図2のシール構造の主要部を示す図で、図3(A)はその斜視図、図3(B)はその上面図、図3(C)は図4は他の例を示す上面図である。なお、蓋体40については後述する。   Hereinafter, the main features of the seal structure 20 according to the present invention will be described with reference to FIGS. Here, FIG. 2 is a cross-sectional view showing details of the seal structure 20. 3 is a diagram showing the main part of the seal structure of FIG. 2, FIG. 3 (A) is a perspective view thereof, FIG. 3 (B) is a top view thereof, FIG. 3 (C) is another example of FIG. FIG. The lid 40 will be described later.

図2で例示するシール構造20は、中空の円盤状の部材である筐体(収納部)27を備え、その内部に後述のシール部材30を備える。そして、筐体27には、図示しない供給機構により不活性ガス等が供給されるガス導入口27aが設けられている。内部の部材のうち、少なくともシール部材30では後述のようにカーボンを用いており、ガス導入口27aから不活性ガス等が筐体27の内部に行き渡ることで、シール部材30等の部材の酸化や劣化を防止することができる。なお、ここでの不活性ガス等は、炉内へ供給するガスと同じであってもよいし、異なる種類であってもよい。   The seal structure 20 illustrated in FIG. 2 includes a housing (housing portion) 27 that is a hollow disk-shaped member, and includes a seal member 30 described later therein. The housing 27 is provided with a gas inlet 27a through which an inert gas or the like is supplied by a supply mechanism (not shown). Among the internal members, at least the seal member 30 uses carbon as will be described later, and an inert gas or the like spreads from the gas inlet 27a to the inside of the housing 27, so that the members such as the seal member 30 are oxidized. Deterioration can be prevented. In addition, the inert gas etc. here may be the same as the gas supplied into the furnace, or may be different types.

また、筐体27の上側にはスリーブ部21を設けている。このスリーブ部21は、光ファイバ母材1の最大径に内径が合うように設計されており、隙間の狭い部分を上部に作ることにより外気の侵入を防いでいる。なお、このスリーブ部21の高さは、外気の侵入を防ぐためには長い方が望ましいが、一方で線引プロセス中で他のパーツと干渉しないような高さにする必要がある。また、スリーブ部21の内径は、光ファイバ母材1の最大径に近いほど隙間を狭くできるが、光ファイバ母材1の“曲がり”などによりぶつからない程度の隙間を持たせることが必要である。このような形状のスリーブ部21を設けることにより、炉内ガスをより漏れにくくすることができる。   A sleeve portion 21 is provided on the upper side of the housing 27. This sleeve portion 21 is designed so that the inner diameter matches the maximum diameter of the optical fiber preform 1 and prevents the entry of outside air by forming a narrow gap at the top. The sleeve portion 21 is preferably long in order to prevent intrusion of outside air. On the other hand, the sleeve portion 21 needs to be high enough not to interfere with other parts during the drawing process. Further, the closer the inner diameter of the sleeve portion 21 is to the maximum diameter of the optical fiber preform 1, the narrower the gap can be. However, it is necessary to have a gap that does not collide with the optical fiber preform 1 due to “bending” or the like. . By providing the sleeve portion 21 having such a shape, the gas in the furnace can be made more difficult to leak.

また、図2の例では、筐体27の底部から順に、カーボンシート26、石英リング25、カーボンシート26、切り込み付きカーボンシート24、カーボンシート26、切り込み付きカーボンシート24、シール部材30、カーボンシート26、切り込み付きカーボンシート24、カーボンシート26が積層されている。なお、本発明の主たる特徴であるシール部材30により気密性を確保しているので、シール性を補助する目的で設けられるカーボンシート26、切り込み付きカーボンシート24などの部材は必ずしも必要では無いが、これらの部材と合わせることで、さらにシール性を確保できる。また、これらカーボンシートなどの部材は何層に重ねてもよく、何層かに重ねたものを何セットか設けてもよい。   In the example of FIG. 2, the carbon sheet 26, the quartz ring 25, the carbon sheet 26, the carbon sheet 24 with notches, the carbon sheet 26, the carbon sheet 24 with notches, the seal member 30, and the carbon sheet are sequentially arranged from the bottom of the housing 27. 26, a carbon sheet 24 with cuts, and a carbon sheet 26 are laminated. In addition, since airtightness is ensured by the sealing member 30 which is the main feature of the present invention, members such as the carbon sheet 26 and the carbon sheet 24 with notches provided for the purpose of assisting the sealing performance are not necessarily required. By combining with these members, sealing properties can be further secured. These members such as carbon sheets may be stacked in several layers, and several sets of members stacked in several layers may be provided.

そして、本発明では、リングの一部31を切断した不連続なリングからなる、カーボンを主成分とするシール部材30を用いる。より具体的には、本発明に係るシール構造20は、このようなシール部材30の内周側に光ファイバ母材1を通した状態で、シール部材30の径方向の収縮力により光ファイバ母材1の側面にシール部材30の内面が接触するように設けている。   And in this invention, the sealing member 30 which consists of a discontinuous ring which cut | disconnected the part 31 of the ring and which has carbon as a main component is used. More specifically, in the seal structure 20 according to the present invention, the optical fiber preform is caused by the contraction force in the radial direction of the seal member 30 in a state where the optical fiber preform 1 is passed through the inner peripheral side of the seal member 30. The inner surface of the seal member 30 is provided in contact with the side surface of the material 1.

シール部材30に使用する材料としては、カーボンを主成分とする材質を用いる。カーボンは、耐熱性に優れるだけでなく、摩擦係数を小さく加工することができる(やわらかい素材である)ため、接触しても光ファイバ母材1を傷付ける心配もないためである。また、カーボンは、プレス成型などにより容易に成型することができる点でも好ましい。カーボンとしては、不純物混入の観点から、高純度カーボンと呼ばれるものを用いるのが好ましい。   As a material used for the seal member 30, a material mainly composed of carbon is used. This is because carbon not only has excellent heat resistance but also can be processed with a small coefficient of friction (a soft material), so there is no fear of damaging the optical fiber preform 1 even if it comes into contact. Carbon is also preferred because it can be easily molded by press molding or the like. As carbon, it is preferable to use what is called high purity carbon from a viewpoint of impurity mixing.

上述の切断部分31は、円周方向に一箇所入れられた切り込み部分であり、その隙間の開口度が変化することによりシール部材30の内径が柔軟に変化する。切断部分31は、図3(A)で例示したように斜めに切断するようにしてもよいし、まっすぐ(つまりシール部材30の円周方向に垂直な断面に沿って)切断するようにしてもよい。このシール部材30の内側に光ファイバ母材1を挿入すると、光ファイバ母材1の外径に追従して隙間の開口度が変化するため、光ファイバ母材1の外径が変化しても、シール部材30は光ファイバ母材1に接触し続ける。このとき、シール部材30が光ファイバ母材1に押圧する力は、光ファイバ母材1の下降を阻害しない程度に弱いものとする。   The above-described cutting portion 31 is a cut portion that is inserted in one place in the circumferential direction, and the inner diameter of the seal member 30 is flexibly changed by changing the opening degree of the gap. The cut portion 31 may be cut obliquely as illustrated in FIG. 3A, or may be cut straight (that is, along a cross section perpendicular to the circumferential direction of the seal member 30). Good. When the optical fiber preform 1 is inserted inside the seal member 30, the opening degree of the gap changes following the outer diameter of the optical fiber preform 1, so that even if the outer diameter of the optical fiber preform 1 changes. The seal member 30 continues to contact the optical fiber preform 1. At this time, the force that the seal member 30 presses against the optical fiber preform 1 is weak enough not to inhibit the lowering of the optical fiber preform 1.

これにより、図2で例示するように、線引きの進行により光ファイバ母材1が矢印で示すように下降し、光ファイバ母材1の外径が例えばφからφ(>φ)まで増加しても、シール部材30は外側に延びたり逆に縮んだりすることができ、光ファイバ母材1の径変動を自動的に吸収することができる。 As a result, as illustrated in FIG. 2, the optical fiber preform 1 is lowered as indicated by an arrow as the drawing progresses, and the outer diameter of the optical fiber preform 1 is, for example, from φ 1 to φ 2 (> φ 1 ). Even if the seal member 30 increases, the seal member 30 can extend outward or shrink on the contrary, and can automatically absorb the diameter variation of the optical fiber preform 1.

このように、本発明に係るシール構造20では、シール部材30が径方向に収縮して光ファイバ母材1の外径変化に追従するので、その結果として、光ファイバ母材1の長手方向における径変動にも対応することができる。具体的には、カーボンを主成分としてその柔軟性を活用することで、外径変動±5〜15mm程度(光ファイバ母材径の10%程度)でも、光ファイバ母材1の表面円周上に密着することができ、気密を確保することができる。   As described above, in the seal structure 20 according to the present invention, the seal member 30 contracts in the radial direction to follow the change in the outer diameter of the optical fiber preform 1, and as a result, in the longitudinal direction of the optical fiber preform 1 It can cope with diameter fluctuation. Specifically, by utilizing the flexibility of carbon as a main component, even if the outer diameter fluctuation is about ± 5 to 15 mm (about 10% of the optical fiber preform diameter), the surface circumference of the optical fiber preform 1 is increased. It is possible to ensure close airtightness.

また、図2でその断面を示すように、シール部材30は、その断面(つまりその円周方向に垂直な断面)が四角形であることが、気密性を確保する点で好ましい。さらに、シール部材30の切断部分31以外の部分は、その断面(つまり円周方向に垂直な断面)における、図3(A),(B)で図示した厚みDと径方向の幅Rとの比D/Rを、D/R≧0.2とすることが好ましい。このD/Rが0.2未満になると、シール部材30が撓む、などの問題が生じる場合がある。   In addition, as shown in FIG. 2, the sealing member 30 preferably has a quadrangular cross section (that is, a cross section perpendicular to the circumferential direction) in terms of ensuring airtightness. Further, the portion other than the cut portion 31 of the seal member 30 is formed by the thickness D and the radial width R shown in FIGS. The ratio D / R is preferably D / R ≧ 0.2. When this D / R is less than 0.2, there may be a problem that the seal member 30 is bent.

シール部材30として用いる、円周方向に垂直な断面が四角形で、カーボンを主成分とするリング状の一箇所に切り込みを設けたものは、例えばグランドパッキンと呼ばれるものがある。グランドパッキンは、その製造方法によって、主に「テープモールド型」と「カーボン成型品型」とに分けられ、本発明ではそのいずれの製造方法によるものを採用してもよいし、他の製造方法によるものを採用してもよい。テープモールド型は、テープ状カーボンシートを円周方向に積層して圧着一体化することで、グランドパッキンを製造するものである。一方で、カーボン成型品型は、カーボン粉及び/又はカーボンファイバを圧縮加熱成型一体化することで、グランドパッキンを製造するものである。   An example of the seal member 30 having a quadrangular cross section perpendicular to the circumferential direction and having a notch in one ring-shaped portion mainly composed of carbon is called a gland packing. The gland packing is mainly divided into a “tape mold mold” and a “carbon molded product mold” depending on its manufacturing method. In the present invention, any one of these manufacturing methods may be adopted, or other manufacturing methods. May be adopted. The tape mold mold manufactures a gland packing by laminating tape-shaped carbon sheets in the circumferential direction and pressing and integrating them. On the other hand, a carbon molded product mold manufactures a gland packing by integrating carbon powder and / or carbon fiber by compression heating molding.

また、グランドパッキンのサイズは、その内周が、光ファイバ母材1の外径として想定される最小値(つまり使用される光ファイバ母材1の最小径)に合うように形成することが好ましい。光ファイバ母材1のサイズにもよるが、直径φが140mm程度の光ファイバ母材であれば、例えば、外径165mm×内径135mm×高さ(厚みD)15mm、幅R=15mmのものや、外径170mm×内径140mm×高さ(厚みD)15mm、幅R=15mmのものが考えられる。これらのいずれのサイズでも、上記した比D/Rは1となっている。   Further, the size of the gland packing is preferably formed so that the inner circumference thereof matches the minimum value assumed as the outer diameter of the optical fiber preform 1 (that is, the minimum diameter of the optical fiber preform 1 to be used). . Depending on the size of the optical fiber preform 1, if the optical fiber preform has a diameter φ of about 140 mm, the outer diameter is 165 mm × the inner diameter is 135 mm × the height (thickness D) is 15 mm, and the width is R = 15 mm. The outer diameter is 170 mm, the inner diameter is 140 mm, the height (thickness D) is 15 mm, and the width is R = 15 mm. In any of these sizes, the above-mentioned ratio D / R is 1.

なお、図1の例では、隙間15の幅は炉心管12の直径dから光ファイバ母材1の直径φを引いて半分にした値となる。例えば光ファイバ母材1の直径φが140mmで±10mmの径変動で形成されている場合には、炉心管12の直径dが160mm程度であればよいため、隙間15の幅、すなわち(d−φ)/2は5〜15mm程度となる。上記したグランドパッキンの幅Rは、この隙間15の幅以上である必要がある。   In the example of FIG. 1, the width of the gap 15 is a value obtained by subtracting the diameter φ of the optical fiber preform 1 from the diameter d of the core tube 12 and halving it. For example, when the diameter φ of the optical fiber preform 1 is 140 mm and is formed with a diameter variation of ± 10 mm, the diameter d of the core tube 12 only needs to be about 160 mm, so the width of the gap 15, that is, (d− φ) / 2 is about 5 to 15 mm. The width R of the above gland packing needs to be equal to or larger than the width of the gap 15.

また、シール部材30以外の筐体27内部の部材の内径は、上記隙間15を埋められるように適宜決めておけばよい。シール部材30以外の部材は収縮力がないことを前提としているので、これらの部材の内径は、光ファイバ母材1の半径として想定される最大値(つまり使用される光ファイバ母材1の最大径)に合わせて決定すればよい。   Further, the inner diameter of the members inside the casing 27 other than the seal member 30 may be determined as appropriate so as to fill the gap 15. Since it is assumed that members other than the seal member 30 have no contraction force, the inner diameter of these members is the maximum value assumed as the radius of the optical fiber preform 1 (that is, the maximum of the optical fiber preform 1 used). (Diameter).

このように本発明では、光ファイバ母材1の外径φが変化してもシール部材が常に光ファイバ母材1に可能な限り接触した状態を保てる。つまり本発明によれば、径変動が大きい光ファイバ母材であっても、光ファイバ用線引炉における上端開口部と光ファイバ母材1との間に生じる隙間15をシールすることができ、炉内に外気を巻き込むことを防ぐことができる。これにより、炉内のカーボン製品を劣化させることなく、線引することが可能になる。また、シール部材30は、上述したように簡易な構造で済むだけでなく、破損しにくい構造である。このように、本発明に係るシール構造20によれば簡易で破損しにくい構造のシール部材30で隙間15のシールが可能になる。   As described above, in the present invention, even when the outer diameter φ of the optical fiber preform 1 changes, the seal member can always keep the contact with the optical fiber preform 1 as much as possible. That is, according to the present invention, even in the case of an optical fiber preform having a large diameter variation, the gap 15 generated between the upper end opening in the optical fiber drawing furnace and the optical fiber preform 1 can be sealed, It is possible to prevent outside air from getting into the furnace. This makes it possible to draw without deteriorating the carbon product in the furnace. Further, the seal member 30 is not only a simple structure as described above but also a structure that is not easily damaged. Thus, according to the seal structure 20 according to the present invention, the gap 15 can be sealed with the seal member 30 having a simple structure that is not easily damaged.

また、本発明に係るシール構造20では、シール部材30の柔軟性確保のため、円周方向1か所に切れ目(切断部分31)が設けられるが、図3(C)で例示するように、その切断部分31による気密不良を防ぐために、切断部分31をスリーブ32で覆って使用することが好ましい。つまり、シール構造20では、シール部材30の切断部分31を覆うようにスリーブ32を設けることが好ましい。スリーブ32の材料としては、アルミナ、炭素、セラミック、ガラス、シリカなどの繊維や、紡織材、不織布などが挙げられる。   Further, in the seal structure 20 according to the present invention, in order to ensure the flexibility of the seal member 30, a cut (cut portion 31) is provided in one place in the circumferential direction, but as illustrated in FIG. In order to prevent an airtight defect due to the cut portion 31, it is preferable that the cut portion 31 is covered with a sleeve 32 for use. That is, in the seal structure 20, it is preferable to provide the sleeve 32 so as to cover the cut portion 31 of the seal member 30. Examples of the material of the sleeve 32 include fibers such as alumina, carbon, ceramic, glass, and silica, textile materials, and nonwoven fabrics.

また、図示しないが、シール部材30は、複数個のリングを、切断部分31をずらすように重ねて設けることにしてもよい。つまり、シール部材30の柔軟性確保のため、円周方向1か所に切れ目が設けられるが、その切れ目による気密不良を防ぐために、シール部材30を複数個用意して切れ目箇所が重ならないように重ねて使用する、といった工夫を行ってもよい。前述したスリーブ32を設ける構成とシール部材30を複数個設ける構成とは、併用することもできる。   In addition, although not shown, the seal member 30 may be provided with a plurality of rings stacked so as to shift the cut portion 31. That is, in order to ensure the flexibility of the seal member 30, a cut is provided at one place in the circumferential direction, but in order to prevent airtight defects due to the cut, a plurality of seal members 30 are prepared so that the cut portions do not overlap. You may devise, such as using it repeatedly. The configuration in which the sleeve 32 described above is provided and the configuration in which a plurality of seal members 30 are provided may be used in combination.

実際に、内径140mmのシール部材30を3個使用して、切断部分31がなす角度を120°(1周の3等分)となるように配置し積層しておき、φが140mm〜155mmの外径変動を持つ光ファイバ母材1を挿入して線引きを行った結果、気密不良による炉内カーボン部材の消耗劣化等もなく、良好な線引きを行うことができた。
比較のために、図4(C)で示した内径140mmの切り込み付きカーボンシート63を3枚積層しておき、同じくφが140mm〜155mmの外径変動を持つ光ファイバ母材1を挿入して線引きを行った結果、線引き開始時より線引き中のスパイクが多発し、途中で路上部から微かに白煙が上がり線引停止した。カーボンシート63は一部折れ曲がっており、また炉内のカーボン部品が酸化消耗している様子が確認された。
Actually, three seal members 30 with an inner diameter of 140 mm are used, and the cut portions 31 are arranged and laminated so that the angle formed by the cut portion 31 is 120 ° (divided into three equal parts of one round), and φ is 140 mm to 155 mm As a result of inserting and drawing the optical fiber preform 1 having the outer diameter variation, it was possible to perform good drawing without causing deterioration of the in-furnace carbon member due to airtight failure.
For comparison, three carbon sheets 63 with notches having an inner diameter of 140 mm shown in FIG. 4C are laminated, and an optical fiber preform 1 having an outer diameter variation in which φ is 140 mm to 155 mm is inserted. As a result of drawing, spikes during drawing frequently occurred from the beginning of drawing, and white smoke slightly rose from the upper part of the road and the drawing stopped. The carbon sheet 63 was partially bent, and it was confirmed that the carbon parts in the furnace were oxidized and consumed.

また、シール部分は高熱となるため、シール部材30やスリーブ32は、200℃以上の耐熱性をもつことが好ましい。なお、シール部材30やスリーブ32として、耐熱性があまり高くないものを採用する場合には、それらを冷却するような機構(例えば水冷方式)を設けるなどの工夫を行っておけばよい。   Further, since the seal portion becomes hot, it is preferable that the seal member 30 and the sleeve 32 have a heat resistance of 200 ° C. or higher. In addition, when the thing which does not have high heat resistance is employ | adopted as the sealing member 30 or the sleeve 32, what is necessary is just to devise, such as providing the mechanism (for example, water cooling system) which cools them.

次に、図1の蓋体40について説明する。
図1に示したように光ファイバ母材1に支持棒2が設けられた構成では、線引工程の進行により、支持棒2が炉心管12の位置まで下がる場面、つまり支持棒2が線引炉体10の上端部11aより下に位置する場面がある。
Next, the lid 40 of FIG. 1 will be described.
In the configuration in which the support rod 2 is provided on the optical fiber preform 1 as shown in FIG. 1, the support rod 2 is lowered to the position of the core tube 12 by the progress of the drawing process, that is, the support rod 2 is drawn. There is a scene located below the upper end portion 11a of the furnace body 10.

そのような場面でも炉内をシールし続けるために、本発明に係る光ファイバ母材のシール構造は、図1に示したようにシール構造20の他に蓋体40を有することが好ましい。蓋体40は、支持棒2を貫通し光ファイバ母材1の上側に載置される蓋であり、図示したように、支持棒2用の貫通孔40aと肩部40bとを有し、その内側はスリーブ部21に嵌合するように形成されている。蓋体40の材料としては、例えば石英や金属などが挙げられる。   In order to keep sealing the inside of the furnace even in such a situation, the optical fiber preform sealing structure according to the present invention preferably has a lid 40 in addition to the sealing structure 20 as shown in FIG. The lid 40 is a lid that penetrates the support rod 2 and is placed on the upper side of the optical fiber preform 1, and as shown in the figure, has a through hole 40a and a shoulder 40b for the support rod 2, The inner side is formed so as to fit into the sleeve portion 21. Examples of the material of the lid body 40 include quartz and metal.

蓋体40を設けておくことで、光ファイバ3の線引が進み光ファイバ母材1及び支持棒2が下降しても、シール部材30から光ファイバ母材1が離脱する前に、蓋体40がスリーブ部21に嵌合して蓋体40の下端面がシール構造20に接する状態に移行して、シール状態を維持することができる。
なお、蓋体40が肩部40bを有することを前提として説明したが、蓋体40は単なる円盤に支持棒2の貫通孔40aを開けただけの形状であってもよい。このような形状でも、上述したような状態間の移行は同様に可能である。
By providing the lid 40, even if the drawing of the optical fiber 3 progresses and the optical fiber preform 1 and the support rod 2 are lowered, the lid is removed before the optical fiber preform 1 is detached from the seal member 30. 40 is fitted to the sleeve portion 21 and the lower end surface of the lid body 40 shifts to a state where it contacts the seal structure 20, so that the sealed state can be maintained.
In addition, although it demonstrated on the assumption that the cover body 40 has the shoulder part 40b, the cover body 40 may be a shape which just opened the through-hole 40a of the support bar 2 in the disk. Even in such a shape, transition between states as described above is possible as well.

1…光ファイバ母材、2…支持棒、3…光ファイバ、10…線引炉体、11…炉筐体、11a…上端部、12…炉心管、13…ヒータ、14…断熱材、15…隙間、16…排出孔、20…シール構造、21…スリーブ部、26…カーボンシート、24…切り込み付きカーボンシート、25…石英リング、27…筐体、27a…ガス導入口、30…シール部材、31…切断部分、32…スリーブ、40…蓋体、40a…貫通孔、40b…肩部。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Optical fiber preform, 2 ... Support rod, 3 ... Optical fiber, 10 ... Drawing furnace body, 11 ... Furnace housing | casing, 11a ... Upper end part, 12 ... Core tube, 13 ... Heater, 14 ... Thermal insulation, 15 DESCRIPTION OF SYMBOLS 16 ... Discharge hole, 20 ... Seal structure, 21 ... Sleeve part, 26 ... Carbon sheet, 24 ... Carbon sheet with a notch, 25 ... Quartz ring, 27 ... Case, 27a ... Gas inlet, 30 ... Seal member , 31 ... cutting part, 32 ... sleeve, 40 ... lid, 40a ... through hole, 40b ... shoulder.

Claims (7)

光ファイバ用線引炉の上端開口部と該上端開口部から挿入された光ファイバ母材との間の隙間をシールするための光ファイバ用線引炉のシール構造であって、
リングの一部を切断した不連続のリングからなる、カーボンを主成分とするシール部材を、前記シール部材の内周側に前記光ファイバ母材を通した状態で、前記シール部材の径方向の収縮力により前記光ファイバ母材の側面に前記シール部材の内面が接触するように設けたことを特徴とする光ファイバ用線引炉のシール構造。
An optical fiber drawing furnace sealing structure for sealing a gap between an upper end opening of an optical fiber drawing furnace and an optical fiber preform inserted from the upper end opening;
A seal member mainly composed of carbon, which is a discontinuous ring obtained by cutting a part of the ring, is inserted in the radial direction of the seal member in a state where the optical fiber preform is passed through the inner peripheral side of the seal member. A sealing structure for an optical fiber drawing furnace, wherein an inner surface of the sealing member is in contact with a side surface of the optical fiber preform by contraction force.
前記シール部材の切断部分を覆うようにスリーブを設けたことを特徴とする請求項1に記載の光ファイバ用線引炉のシール構造。   2. The seal structure for an optical fiber drawing furnace according to claim 1, wherein a sleeve is provided so as to cover a cut portion of the seal member. 前記シール部材は、複数個の切断されたリングからなり、前記リングの切断部分をずらすように重ねて設けられることを特徴とする請求項1または2に記載の光ファイバ用線引炉のシール構造。   The seal structure for an optical fiber drawing furnace according to claim 1, wherein the seal member includes a plurality of cut rings, and is overlapped so as to shift a cut portion of the ring. . 前記シール部材は、その断面が四角形であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の光ファイバ用線引炉のシール構造。   The sealing structure of an optical fiber drawing furnace according to any one of claims 1 to 3, wherein the sealing member has a quadrangular cross section. 前記シール部材は、その断面の厚みと径方向の幅との比を、厚み/幅≧0.2とすることを特徴とする請求項4に記載の光ファイバ用線引炉のシール構造。   The seal structure for an optical fiber drawing furnace according to claim 4, wherein the ratio of the thickness of the cross section of the seal member to the width in the radial direction satisfies thickness / width ≧ 0.2. 前記シール部材は、200℃以上の耐熱性をもつことを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の光ファイバ用線引炉のシール構造。   The sealing structure for an optical fiber drawing furnace according to any one of claims 1 to 5, wherein the seal member has a heat resistance of 200 ° C or higher. 前記シール部材の上部及び/または下部に、耐熱性のある不連続でないリング状部材がさらに重ねて設けられることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の光ファイバ用線引炉のシール構造。   The optical fiber drawing according to any one of claims 1 to 6, wherein a ring-shaped member having heat resistance and not being discontinuous is further provided on an upper portion and / or a lower portion of the seal member. Furnace seal structure.
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